SU1083341A2 - Дифференциальный усилитель - Google Patents

Abstract

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ по авт.св. № 764100, кл. отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  напр жени  смещени  нул , четвертый генератор тока выполнен на первом, втором, третьем, четвертом, п том транзисторах, имеющих один тип проводимости, и на шестом, седьмом, восьмом транзисторах; имеющих другой тип проводимости, на первом, втором, третьем, четвертом и п том резисторах и первом источнике напр жени  смещени , при этом эмиттер первого транзистора подключен к коллектору третьего транзистора и через первый резистор - к объединенным базам второго и третьего и коллектору четвертого транзистора, база первого транзистора подключена к коллектору второго транзистора и через второй резистор - к соответствующей шине источника питани , коллектор первого транзистора подключен к объединенным коллектору восьмого и базе шестого транзисторов, объединенные соответственно база и эмиттер которых  вл ютс  первым выходом четвертого генератора тока, причем эмиттер восьмого транзистора соединен с соответствующей шиной источника питани , а коллектор шестого транзистора - с общей шиной , база четвертого транзистора подключена к эмиттерам второго транзистора и транзисторов выходного каскада и через первый источник напр жени  смещени  - к общей шине, эмиттер четвертого транзистора через третий резистор подключен к эмиттеру третьего транзистора, а через четвертый резистор - к эмиттеру седьмого и коллектору п того транзисторов, объединенные соответственно коллектор , и база которых  вл ютс  вторым выходом четвертого генератора тока, при этом база седьмого транзистора соединена с общей шиной, а эмиттер п того транзистора через п тый резисторс соответствующей шиной источника питани , а также введены первый,второй,тре (/) а также введены первый, второй, треС тий и четвертый дополнительные транзисторы , включенные по схеме с общим коллектором, токоразностный каскад, второй, третий и четвертый источники напр жени  смещени , пр мосмещенный диод, шестой, седьмой, восьмой и 00 00 дев тый резисторы, при этом базы первого и второго дополнительных транзисторов подключены соответственее но к коллекторам транзисторов выход4 ного каскада, эмиттер первого дополнительного транзистора соединен через второй источник напр жени  смещени  с инвертирующим входом токоразностно го каскада и через шестой резистор с общей шиной, эмиттер второго дополнительного транзистора через последовательно соединенные третий источник напр жени  смещени  пр мосмещенный диод и седьмой резистор соединен с общей шиной, причем точка соединени  пр мосмещенного диода и седьмого резистора подключена к неинвертирующе

Description

му входу токоразностного каскада, выход токоразностного каскада через восьмой резистор соединен с эмиттером третьего дополнительного транзистора , база которого соединена с базой первого транзистора четвертого генератора тока и непосредственно с базой четвертого дополнительного транзистора , эмиттер которого через последовательно соединенные четвертый источник напр жени  смещени  и дев тый резистор , точка соединени  которых  вл етс  выходом дифференциального усилител , псудключен к соответствующей шине источника питани .

Изобретение относитс  к усилительной технике и может использоватьс  в качестве микросхемы широкополосных усилителей. По основному авт.св. № 764100 известен дифференциальный усилитель, содержащий источник питани , входной дифференциальный каскад на транзисторах с первым генератором тока на транзисторе в общей змиттерной цепи и выходные каскады на транзисторах, включенных по схеме с общим эмиттером причем коллектор транзистора каждого плеча входного дифференциального кас1сада соединен непосредственно с баЗОЙ , а через резистор - с коллектором транзистора соответствующего выходного каскада, между соответствующей шиной источника питани  и коллек тором транзистора каждого выходного каскада включены соответственно второй и третий генераторы тока на транзисторах , базы которых объединены и через четвертый генератор тока соединены с базой транзистора первого генератора тока 1 Недостатком известного устройства  вл етс  большое напр жение смещени  обусловленное большим сдвигом выходного потенциального уровн . Цель изобретени  - уменьшение напр жени  смещени  нул . Поставленна  цель достигаетс  тем что в дифференциальном усилителе, со держащем источник питани , входной дифференциальный каскад на транзисторах с первым генератором тока на тра зисторе в общей эмиттерной цепи и вы ходные каскады на транзисторах, вклю ченных по схеме с общим эмиттером, причем коллектор транзистора каждого плеча входного дифференциального каскада соединен непосредственно с базой, а через резистор - с коллектором транзистора соответствующего выходного каскада, между соответствующей шиной источника питани  и коллектором транзистора каждого вьгходного каскада включены соответственно второй и третий генераторы тока на транзисторах, базы которых объединены и через четвертый генератор тока соединены с базой транзистора первого генератора тока, четвертый генератор тока выполнен на первом, втором, третьем, четвертом и п том транзисторах, имеющих один тип проводимости, и на шестом, седьмом, восьмом транзисторах, имеющих другой тип проводимости, на первом , втором, третьем, четвертом и п том резисторах и первом источнике напр жени  смещени , при этом эмиттер первого транзистора подключен к коллектору третьего транзистора и через первый резистор - к объединенным базам второго и третьего и коллектору четвертого транзисторов, база первого транзистора подключена к коллектору второго транзистора и через второй резистор - к соответствующей шине источника питани , коллектор первого транзистора подключен к объединенньм коллектору восьмого и базе шестого транзисторов, объединенные соответственно база и эмиттер которых  вл ютс  nepBtiiM выходом четвертого генератора тока, причем эмиттер восьмого транзистора соединен с соответствующей щиной источника питани , а коллектор шестого транзистора - с общей шиной , база четвертого транзистора подключена к эмиттерам второго транзистора и транзисторов выходного каскада и через первый источник напр жени  смещени  - к общей шине, эмиттер четвергого транзистора через третий резистор подключен к эмиттеру третьего транзистора, а через четвертый резистор - к эмиттеру седьмого и коллектору п того транзисторов, объединенные соответственно коллектор и база которьгх  вл ютс  вторым выходом четвертого генератора тока, при этом база седьмого транзистора соединена с общей шиной, а эмиттер п того транзистора через п тый резистор - с соответствующей шиной источника питани , а также введены первый, второй, третий и четвертый дополнительные транзисторы , включенные по схеме с общим коллектором, токоразностный каскад, второй, третий и четвертый источники напр жени  смещени , пр мосмещенный диод, шестой, седьмой, восьмой и дев  тый резисторы, при этом базы первого и второго дополнительных, транзисторов подключены соответственна к коллекторам транзисторов выходного каскада эмиттер первого дополнительного транзистора соединен через второй источник напр жени  смещени  с инвертирующим входом токоразностного каскада и через шестой резистор - с общей шиной эмиттер второго дополнительного транзистора через последовательно соеди ненные третий источник напр жени  см щени , пр мосмещенный диод и седьмой резистор соединен с общей шиной, при чем точка соединени  пр мосмещенного диода и седьмого резистора подключена к неинвертирующему входу токоразностного каскада, выход токоразност- ного каскада через восьмой резистор соединен с эмиттером третьего дополнительного транзистора, база которог соединена с базой первого транзистор четвертого генератора тока и непосредствен 1О - с базой четвертого допол нительного транзистора, эмиттер которого через последовательно соединенные четвертый источник напр жени  смещени  и дев тый резистор, точка соединени  которых  вл етс  выходом дифференциального усилител , подключен к соответствующей шине источника питани . На чертеже представлена принципиальна  электрическа  схема дифференциального усилител . Дифференциальный усилитель содержит входной дифференциальный каскад на транзисторах 1 и 2 с первым генератором 3 тока в общей эмиттерной це пи, выходные каскады на транзисторах 4и 5, включенных по схеме с общим эмиттером, причем коллекторы транзи.сторов 1 и 2 соединены с базами транзисторов 4 и 5, а через резисторы 6 и 7 - с коллекторами транзисторов 4 и 5соответственно, шину 8 источника питани , второй и третий генераторы тока на транзисторах У и 10, которые включены между коллекторами транзисторов 4 и 5 и шиной 8 источника питани  соответственно, четвертый генератор 11 тока, включенный между объединенными базами транзисторов 9 и 10 и базой транзистора первого генератора 3 тока, при этом четвертый генератор 11 тока выполнен на первом, втором, третьем , четвертом, п том транзисторах 12-16, имеющих один тип проводимости, и на шестом, седьмом, восьмом транзисторах 17-19, имеющих другой тип проводимости, на первом, втором, третьем , четвертом и п том резисторах 20-24 и первом источнике 25 напр жени  смещени , а также первый, второй, третий, четвертый дополнительные транзисторы 26-29, включенные по схеме с. общим коллектором, токоразностньш каскад 30, второй, третий, четвертый источники 31-33 напр жени  смещени , пр мосмещенный диод 34, шестой, седьмой , восьмой дев тый резисторы 35-38. Дифференциальный усилитель работает следующим образом. При подаче входного сигнала один из транзисторов 1,2 входного дифференциального каскада закрываетс , а другой открываетс . На коллекторах транзисторов 4,5 выходных каскадов формируютс  потенциалы, величина которых фиксирована относительно потенциала нулевой шины. Дл  выполнени  услови  работоспособности дифференциального усилител  необходимо во всем рабочем диапазоне обеспечить величину токов генераторов токов на транзисторах 9 и 10, , соединенных с коллекторами транзисторов 4 и 5, несколько большей величины , чем ток генератора 3 тока, что достигаетс  посредством св зи через четвертый генератор 11 тока. Таким образом, разности коллекторных токов транзисторов 1 и 9, 2 и 10, которые определ ют минимальный ток коллекторов соответствующих транзисторов 4 и 5 выходных каскадов, остаютс  неизменными во всем рабочем диапазоне дифференциального усилител , что, в свою

очередь, позвол ет минимизировать потребл емую им мощности.

Поскольку генератор 11 тока вьфабатывает ток -Z). , который однозначно определ ет ток генераторов тока на транзисторах 9, 10 и генератора 3 тока, то предположим, что Iz. 1-,где, I(j, соответственн генераторов тока на транзисторах 9, 10 и генератора 3 тока.

Тогда токи транзисторов 4 и 5 выходных каскадов равны

При подаче на вход дифференциального усилител  нулевого входного сигнала потенциалы коллекторов транзисторов 4 и 5 выходных каскадав ( U,4 и,.с) соответственно равны

...Л.,

где Од - падение напр жени  на соответствующем резисторе.

Дл  того, чтобы .x 0 необходимо

Запишем выражение (3) в том виде

UK4--f- 634 A25 Счита , что напр жени  на все эмиттерных переходах транзисторов и пр мосмещенном диоде 34 равны между .собой, а также равны между собой и напр жени  первого, второго, третье го, четвертого источников 25-33 напр жени  смещени , с учетом выражени  (1) можно сделать вывод, JITO -и 2Ь - - - о - ТОКИ соответственно первого и второго д полнительных транзи торов 26 и 27. Упом нутые равенства легко обесп чить соответствующим выбором площадей переходов в микросхеме предлага мого дифференциального усилител  пр заданных -токах. Определим ток, протекающий через токоразностный каскад 30 2б 6ЭЗО(2-Г )R3 , откуда /R3g f Usb / RBb Сдвиг вьпсодного потенциального уровн  определ етс  потенциалом баз третьего дополнительного транзистор 28 8Ь,,и,,-и,,-и„,

(4) R3b

pssVRse / Как следует из выражени  (4), при выполнении следующих условий p,o L BiL-f., (SI R20 R37 2 R35 VR36 / R22 R36 выходной потенциал при нулевом входном сигнале будет также нулевым,т.е. Условие (5) легко вьщерживать во всем рабочем диапазоне. При изготовлении дифференциального усилител  в виде монолитной микросхемы следует также ожидать хорошей повтор емости результатов, так как отношение сопротивлений резисторов поддерживаетс  с большой точностью (0,5-2%). Кроме обеспечени  нул  на выходе дополнительно введенный токоразностный каскад 30 способствует увеличению общего коэффициента усилени  по напр жению , что ведет к еще большему уменьшению напр жени  смещени . В дифференциальном усилителе четвертый генератор 11 тока выполнен таким образом, чтобы при В (ко уффициент передачи тока базы транзисторов ) р-п-р транзисторов даже пор дка не кольких единиц зависимость 0 . --f (.-,) была однозначной, при .. ; 1этом предполагалось, что В Условие независимости выходного уровн  от 0 транзисторов вплоть до Bpt,pO;1 особенно важно при изготовлении дифференциального усилител  в виде монолитной Ю1кросхемы с ис7 пользованием боковых p-ri-p транзисторов . Добавление новых элементов и св  зей способствует существенному усовершенствованию дифференциального усилител . Полученное напр жение Т083341 сдвига выходного потенциального уровн  пор дка нескольких дес тков милливольт , приведенное к входу, оказывает в несколько дес тков раз меньше, 5 чем у известного дифференциального усилител ..

Claims (1)

1. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ по авт.св. № 764100, кл. отличающийся тем, что, с целью уменьшения напряжения смещения нуля, четвертый генератор тока выполнен на первом, втором, третьем, четвертом, пятом транзисторах, имеющих один тип проводимости, и на шестом, седьмом, восьмом транзисторах,’ имеющих другой тип проводимости, на первом, втором, третьем, четвертом и пятом резисторах и первом источнике напряжения смещения, при этом эмиттер первого транзистора подключен к коллектору третьего транзистора и через первый резистор - к объединенным базам второго и третьего и коллектору четвертого транзистора, база первого транзистора подключена к коллектору второго транзистора и через второй резистор - к соответствующей шине источника питания, коллектор первого транзистора подключен к объединенным коллектору восьмого и базе шестого транзисторов, объединенные соответственно база и эмиттер которых являются первым выходом четвертого генератора тока, причем эмиттер восьмого транзистора соединен с соответствующей шиной источника питания, а коллектор шестого транзистора - с общей ши- ной, база четвертого транзистора подключена к эмиттерам второго транзистора и транзисторов выходного каскада и через первый источник напряжения смещения - к общей шине, эмиттер четвертого транзистора через третий резистор подключен к эмиттеру третьего транзистора, а через четвертый резистор — к эмиттеру седьмого и коллектору пятого транзисторов, объединенные соответственно коллектор. и база которых являются вторым •выходом четвертого генератора тока, при этом база седьмого транзистора соединена с общей шиной, а эмиттер пятого транзистора через пятый резистор^;с соответствующей шиной источника питания, а также введены первый,второй,треа также введены первый, второй, третий и четвертый дополнительные транзисторы, включенные по схеме с общим коллектором, токоразностный каскад, второй, третий и четвертый источники напряжения смещения, прямосмещенный диод, шестой, седьмой, восьмой и девятый резисторы, при этом базы_ первого и второго дополнительных транзисторов подключены соответственно к коллекторам транзисторов выходного каскада, эмиттер первого дополнительного транзистора соединен через второй источник напряжения смещения с инвертирующим входом токоразностно.го каскада и через шестой резистор с общей шиной, эмиттер второго дополнительного транзистора через последовательно соединенные третий источник напряжения смещения*прямосмещенный диод и седьмой резистор соединен с общей шиной, причем точка соединения прямосмещенного диода и седьмого резистора подключена к неинвертирующе. SU „„ 108334-1 му входу токоразностного каскада, выход токоразностного каскада через восьмой резистор соединен с эмиттером третьего дополнительного транзистора, база которого соединена с базой первого транзистора четвертого генератора тока и непосредственно с базой четвертого дополнительного транзисто ра, эмиттер которого через последовательно соединенные четвертый источник напряжения смещения и девятый резистор, точка соединения которых является выходом дифференциального усилителя, п<удключен к соответствующей шине источника питания .